Новые сведения о взаимодействии Марса с солнечным ветром

Недавнее исследование ученых из Шведского института космической физики (IRF) в Кируне в сотрудничестве с Университетом Умео выявило удивительное взаимодействие между Марсом и солнечным ветром. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, показывают, что при определенных условиях индуцированная магнитосфера Марса может разрушиться, что приведет к значительным последствиям для атмосферы планеты.

В отличие от Земли, обладающей сильным внутренним магнитным полем, которое действует как невидимый щит, Марс подвергается суровым условиям космоса без такой защиты. Магнитное поле Земли отклоняет большую часть солнечного ветра — потока заряженных частиц, постоянно летящих от Солнца, — не давая ему разрушить нашу атмосферу. В отличие от этого, Марсу приходится полагаться на так называемую индуцированную магнитосферу. Это происходит, когда атмосфера планеты напрямую взаимодействует с солнечным ветром, создавая слабый магнитный барьер.

Солнечный ветер — это не просто порыв частиц; он несет в себе собственное магнитное поле, и когда это магнитное поле сталкивается с Марсом, устанавливается хрупкий баланс. Считайте это космическим перетягиванием каната: солнечный ветер тянет за собой атмосферу Марса, а индуцированная магнитосфера выступает в качестве временной защиты. Однако эта защита не так сильна и эффективна, как внутренний магнитный щит Земли. В результате большая часть атмосферы Марса со временем была утрачена, что способствовало его превращению в холодную, сухую планету, которую мы видим сегодня. Взаимодействие между солнечным ветром и атмосферой Марса играет важнейшую роль в определении того, сколько атмосферы способно удержаться на планете, а сколько постепенно уносится в космос. Понимание этого процесса является ключом к выяснению того, как эволюционировал Марс и что может ждать его в будущем, особенно когда мы изучаем возможность полетов людей на Красную планету.

Удивительное открытие

Дляизучения этого явления исследователи использовали как передовое компьютерное моделирование, так и данные, собранные научными приборами на борту двух космических аппаратов — Mars Express ЕКА и MAVEN НАСА. Важнейшим инструментом в этих наблюдениях является анализатор космической плазмы и энергичных атомов (ASPERA-3), разработанный IRF. Этот прибор, находящийся на орбите Марса уже более 20 лет, ведет непрерывный мониторинг ионов, электронов и нейтральных атомов в окрестностях планеты.

Команда обнаружила, что когда протоны солнечного ветра выравниваются с магнитным полем, встроенным в солнечный ветер, индуцированная магнитосфера Марса значительно ослабевает. «Такая вырожденная магнитосфера обеспечивает большую потерю атмосферных частиц в космос, — объясняет Ци Чжан, аспирант IRF и Университета Умео и ведущий автор исследования. Эта потеря имеет глубокие последствия для способности Марса сохранять атмосферу, что крайне важно для понимания прошлого климата планеты и ее потенциала для обитаемости».

ASPERA-3 сыграл ключевую роль в этих открытиях, предоставив более двух десятилетий бесценных данных. Измерения ионных потоков позволили ученым проследить, как медленно разрушается атмосфера Марса. Долгосрочные наблюдения прибора позволяют понять, как условия солнечного ветра могут влиять на потерю атмосферы планеты, что может изменить наше понимание ее эволюции.

Последствия для будущих исследований Марса

Результаты исследования не только проливают свет на историю атмосферы Марса, но и предлагают критические выводы для будущих исследовательских миссий. Поскольку такие агентства, как НАСА и ЕКА, планируют больше пилотируемых и беспилотных миссий на Красную планету, понимание того, как Марс взаимодействует с солнечным ветром, является ключом к прогнозированию возможных экологических проблем. Эти знания особенно важны для пилотируемых исследований, поскольку астронавты и оборудование будут нуждаться в защите от неумолимых заряженных частиц Солнца.

Эти результаты вписываются в более широкое повествование о магнитосферах планет и их роли в сохранении атмосфер. На Земле наше магнитное поле защищает нас от солнечной радиации и предохраняет нашу атмосферу от разрушения. Марс, не имеющий такой защиты, наблюдал истончение своей атмосферы на протяжении миллионов лет. Этот процесс, вероятно, сыграл свою роль в превращении планеты из некогда теплого и влажного мира в холодную и сухую пустыню, которую мы видим сегодня.

В перспективе необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, как эти взаимодействия могут меняться в зависимости от изменений солнечной активности. Ускорят ли периоды интенсивных солнечных бурь потерю атмосферы на Марсе? Может ли это объяснить некоторые из наиболее резких климатических изменений на планете в прошлом? Именно на эти вопросы стремятся ответить такие исследователи, как Чжан и ее команда.

По мере того как ученые продолжают разгадывать тайны атмосферы Марса, растет чувство волнения. Каждое новое открытие не только приближает нас к пониманию Красной планеты, но и открывает новые возможности для будущих исследований, а однажды, возможно, и для обитания. История Марса еще далека от завершения, так как в ближайшее время будут запущены новые миссии от агентств по всему миру.